В работе рассмотрены экологические проблемы использования углеводо- родного топлива. Проведена оценка необходимой площади для выращивания биомассы водорослей и дальнейшего использования ее в качестве твердого топлива на тепловых электрических станциях (ТЭС). Показана целесообразность производства биомассы микроводорослей в процессе фотосинтеза в качестве сырья для выработки биотоплива.
атмосфера, биомасса, водоросли, биотопливо.
1. Введение
Две проблемы большой энергетики — снижение запасов органического топлива и загрязнение окружающей среды — тесно связаны друг с другом. Их решение предусмотрено энергетической стратегией России, цели и приоритеты которой рассмотрены в [1].
Основное количество электроэнергии в нашей стране вырабатывается на тепловых электростанциях, предполагающих сжигание топлива. Общие запасы органического топлива на земле составляют 12800 млрд т условного топлива (т у. т.), из них при- родный газ — 630, нефть и газовый конденсат — 740, каменный уголь — 11200 млрд т у. т. Годовое потребление в мире достигло 13 млрд т у. т. и продолжает расти. Отметим, что расходуется в первую очередь более чистый в экологическом отношении при- родный газ, затем идут нефть и газовый конденсат. При оценке реальных запасов следует учесть также коэффициент извлечения топлива, не превышающий, как правило, 0,5 (50%). При сжигании топлива в атмосферу поступают окислы углерода, серы, азота, пары воды, сажа, соединения свинца, мышьяка, ртути, хрома, меди и другие вредные вещества. Наиболее чистым топливом является газ, затем идет мазут, но и он содержит не менее 2,5% серы, а угли содержат наибольшее количество серы (например, подмосковные угли содержат от 6% серы), образующей при сгорании двуокись серы. В продуктах сгорания содержится вызывающий онкологические заболевания бензапирен. Огромный вред наносится гидросфере при попадании в нее нефтепродуктов, 1 т которых растекается на площади 1 км2, закрывая доступ атмосферного воздуха в воду, а также препятствуя самоочищению водоемов. Сброс охлаждающей воды на ТЭС в водоемы следует рассматривать как тепловое загрязнение, вызывающее бурный рост и последующее гниение и заражение водоемов сине-зелеными водорослями. Все вредные соединения, попавшие с продуктами сгорания в атмосферу, с осадками возвращаются на землю и поступают в гидросферу и литосферу. Например, кислотные осадки, поступая в почву, истощают щелочную составляющую и закисляют ее, а также выщелачивают алюминий и тяжелые металлы, которые затем попадают в пищевую цепь. Кислотные осадки, увеличивая кислотность водоемов, снижают продуктивность живых обитателей водоемов или убивают их.
Основной ущерб экологии планеты при эксплуатации ТЭС оказывает поступление двуокиси углерода в атмосферу. Существуют технические и биологические способы снижения содержания парниковых газов в атмосфере. Технические методы хорошо известны и подробно рассмотрены в [2]. Однако технические методы либо сложны, либо чрезмерно энергозатратны.
К биологическим способам снижения парниковых газов в атмосфере можно отнести ассимиляцию пар-
1. Распоряжение правительства Российской Федерации от 28 августа 2013 г. №1234-Р «Об утверждении Энергетической стратегии России на период до 2020 года».
2. Ежова Н.Н., Сударева С.В. Современные методы очистки дымовых газов тепловых электростанций от диоксида углерода // Теплоэнергетика. 2009. — №1. — С. 14–19.
3. Braatz B.V., Brown S., Isichei A.O. Учет выбросов парниковых газов в Африканских странах и меры по их снижению: лесное и сельское хозяйство, изменения характера землепользования // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов: Обзор. информ. ВИНИТИ. 1997. — № 12. — С. 80–101.
4. Ogbonna J.C., Tanaka H. Industrial-size photobioreactors // Chemtech. 1997. — Vol. 27. — № 7. — Р. 43–49.
5. Jerry W.K. Supersized algae bioreactors // Biodiesel Magazine. 2007. November. http://www.biodieselmagazine.com/article.
6. Melis A., Neihardt J., Benemann J. Dunaliella salina (Chlorophyta) with small chlorophyll antenna sizes exhibit higher photosynthetic productivities and photon use efficiencies than normally pigmented cells // Journal of Applied Phycology. 1999. — Vol. 10. — P. 515–525.
7. Bullis K. Fuel from algae. http://www.technolgyreview. com/business/20319/page2/.
8. Чернова Н.И., Киселева С.В. Использование микроводорослевых биотехнологий в решении проблем рационального природопользования // Инновационные технологии XXI века для рационального природо- пользования, экологии и устойчивого развития. — М.: Ноосфера, 2004. — С. 205–217.
9. Чернова Н.И., Киселева С.В., Коробкова Т.П., Зайцев С.И. Микроводоросли в качестве сырья для получения биотоплива // Альтернативная энергетика и экология. 2008. — № 9. — С. 68–74.
10. Щеголькова Н.М. Основные направления и перспективы развития биоэнергетики // Теплоэнергетика. 2010. — № 1. — С. 14–19.
